[发明专利]永磁同步电机转矩波动控制装置及系统

说明书

本发明涉及一种永磁同步电机转矩波动控制装置，该装置的电机位置传感器采集永磁同步电机转子绝对位置信息并将其输出到电机控制单元；电机控制单元的基波电压控制信号和谐波电压控制信号输出分别连接到基波电流控制逆变器、谐波电流控制逆变器；基波电流控制逆变器和谐波电流控制逆变器的输出连接到永磁同步电机；基波相电流传感器设置于基波电流控制逆变器与永磁同步电机之间的线路上，且其输出连接到电机控制单元；谐波相电流传感器设置于谐波电流控制逆变器与永磁同步电机之间的线路上，且其输出连接到电机控制单元。本发明通过对谐波电流的直接控制可以有效抑制转矩波动，提高转矩输出的稳定性。

技术领域

本发明属于电机驱动控制技术领域，涉及一种基于谐波电流注入的永磁同步电机转矩波动控制装置及系统。

背景技术

典型的电机驱动控制系统由逆变器、电机控制和电动机三部分组成。逆变器通过保险丝和继电器与动力电池或与其他类型电源相连，通过脉宽调制技术(PWM)将直流电转换为交流电用于驱动负载。在电动机上装有检测电机位置的传感器。在逆变器设备和电动机之间设有电流传感器用于检测三相电流。通过空间矢量变换将三相静止坐标系相电流转换为转子坐标系的直交轴电流，从而达到类似直流电机磁链和转矩相解耦的控制。为产生恒定电磁转矩，要求永磁同步电机的电动势和相电流均为正弦波，而永磁励磁磁场在空间的分布不可能是完全正弦的，存在畸变。另一方面，由于空间位置调制(SVPWM)和死区的影响定子电流也不可能完全正弦，电流中存在高次谐波。对于星形接法的三相永磁同步电机，电机转矩是由磁链和电流相互作用产生的，不同次数谐波电动势和电流作用将产生脉动频率为基波频率6倍次的谐波转矩，其幅值与感应电动势和电流波形的畸变率有关。虽然谐波转矩的平均值为零，但是瞬时转矩却是周期性波动的，在车辆起步或者低速爬行等工况下，电机转矩波动将影响驾驶平顺性，因此，减低低速段的电机转矩脉动至关重要。

专利文献“旋转电机控制装置”(申请号：201080005927.4)提出根据旋转电机的旋转状态确切地抑制转矩波动的旋转电机控制装置，首先判断旋转电机的输出转矩指令的正负，根据上述输出转矩的正负将注入谐波转矩修正波，其基准相位的相位差设定为修正参数，该修正波用于降低上述旋转电机的转矩波动。该发明是在转矩指令基础上叠加谐波转矩补偿量，由于无谐波电流幅值和相位的检测与闭环控制，因此属于间接的电流开环控制，其控制精度受限。

专利文献“电动车辆驱动控制装置及电动车辆驱动控制方法”(申请号：200510078048.5)具有计算发电机目标转矩的计算机构，基于发电机惯性转矩计算惯性修正转矩的处理机构，基于惯性修正转矩产生驱动马达目标转矩的处理机构，对输出转矩波动修正的阻尼修正处理机构。由于对惯性修正转矩、修正输出转矩的计算能够补充输出转矩与整车需求的不足，从而抑制车辆振动。该专利从动力总成构型和整车控制角度提出了抑制车辆扭振的方法，但是车辆产生扭振的根本原因是电机转矩波动过大造成，因此抑制电机转矩波动可以更直接有效的解决车辆扭振问题。

专利文献“混合动力车的控制装置和控制方法”(申请号：201110037648.2)公开了一种混合动力车的控制装置和控制方法。当具有起动或停止发动机的请求时，判定前部驱动转矩是否在齿轮噪声产生转矩区域内。当判定前部驱动转矩在齿轮噪声产生转矩区域时，在前、后车轮之间的转矩分配被改变，以便前部驱动转矩不再在齿轮噪声产生转矩区域内。此外，当电动-发电机的转矩增大时，前部驱动转矩增大。因此，由于前部驱动转矩变为等于或小于零，故防止在齿轮机构中产生齿轮噪声，而不考虑发动机起动或停止时的相对较大的转矩波动。该专利适用于具有行星齿轮机构的双电机系统而不是从电机自身角度进行转矩波动的抑制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种永磁同步电机转矩波动控制装置及系统，该装置及系统通过独立的电流传感器和逆变器对基波电流和谐波电流进行闭环解耦控制，从而解决三相永磁同步电机因谐波电动势和电流波形畸变引起的转矩波动(谐波转矩)问题，达到抑制转矩波动的作用。